DNS ir ģenētiskais materiāls, kas nosaka katru šūnu. Pirms a šūna dublikāti un tiek sadalīti jaunos meitas šūnas caur vai nu mitoze vai meioze, biomolekulas un organelles ir jākopē, lai izplatītu starp šūnām. DNS, kas atrodams kodols, ir jākopē, lai nodrošinātu, ka katra jaunā šūna saņem pareizu šūnu skaitu hromosomas. Tiek saukts DNS dublēšanās process DNS replikācija. Replikācija notiek vairākos posmos, kas ietver vairākus olbaltumvielas sauc par replikācijas fermentiem un RNS. Eikariotu šūnās, piemēram dzīvnieku šūnas un augu šūnas, DNS replikācija notiek Starpfāzes S fāze laikā šūnu cikls. DNS replikācijas process ir būtisks šūnu augšanai, atjaunošanai un reprodukcijai organismos.
DNS vai dezoksiribonukleīnskābe ir molekulu veids, kas pazīstams kā nukleīnskābe. Tas sastāv no 5 oglekļa dezoksiribozes cukura, fosfāta un slāpekļa bāzes. Divpavedienu DNS sastāv no divām spirālveida nukleīnskābju ķēdēm, kuras ir savītas a dubultā spirāle forma. Šis sagriešanās ļauj DNS būt kompaktākai. Lai ietilptu kodolā, DNS tiek iesaiņota cieši satītās struktūrās, kuras sauc par
hromatīns. Hromatīns kondensējas, veidojot hromosomas šūnu dalīšanās laikā. Pirms DNS replikācijas hromatīns atbrīvojas, nodrošinot šūnu replikācijas mašīnām piekļuvi DNS virzieniem.Pirms DNS replicēšanas, divpavedienu molekulai jābūt “izsaiņotai” divās atsevišķās daļās. DNS ir četras bāzes, ko sauc adenīns (A), timīns (T), citozīns (C) un guanīns (G) kas veido pārus starp abiem virzieniem. Tikai adenīns pārī ar timīnu un citozīns saistās tikai ar guanīnu. Lai atpūstos no DNS, šī mijiedarbība starp bāzes pāriem ir jāizjauc. To veic ferments, kas pazīstams kā DNS helikāze. DNS helikāze izjauc ūdeņraža savienošana starp pamatnes pāriem, lai šķirtnes sadalītu Y formā, kas pazīstama kā replikācijas dakša. Šis apgabals būs veidne replikācijas sākšanai.
DNS ir virziena abos virzienos, ko apzīmē ar 5 'un 3' galu. Šis apzīmējums norāda, kurai sānu grupai ir pievienots DNS mugurkauls. 5 'beigas ir pievienota fosfāta (P) grupa, savukārt 3 'beigas ir pievienota hidroksil (OH) grupa. Šim virzienam ir liela nozīme replicēšanā, jo tas virzās tikai virzienā no 5 līdz 3. Tomēr replikācijas dakša ir divvirzienu; viena virkne ir orientēta virzienā no 3 'līdz 5' (vadošā daļa) bet otrs ir orientēts no 5 'uz 3' (atpaliekošā daļa). Tāpēc abas puses tiek atkārtotas ar diviem dažādiem procesiem, lai pielāgotos virziena atšķirībai.
Vadošo virkni ir visvienkāršāk atkārtot. Kad DNS šķipsnas ir atdalītas, izveidots īss RNS sauc a grunts saistās ar šķipsnas 3 'galu. Gruntējums vienmēr saistās kā replikācijas sākumpunkts. Primerus rada ferments DNS primāze.
Fermenti, kas pazīstami kā DNS polimerāzes ir atbildīgi par jaunās virziena izveidi ar procesu, ko sauc par pagarinājumu. Ir pieci dažādi zināmi DNS polimerāžu veidi baktērijas un cilvēka šūnas. Tādās baktērijās kā E. coli, polimerāze III ir galvenais replikācijas enzīms, savukārt I, II, IV un V polimerāze ir atbildīga par kļūdu pārbaudi un labošanu. DNS polimerāze III saistās ar virkni praimera vietā un replikācijas laikā sāk pievienot jaunus bāzes pārus, kas papildina virkni. Eikariotu šūnās alfa, delta un epsilona polimerāzes ir primārās polimerāzes, kas iesaistītas DNS replikācijā. Tā kā replikācija notiek 5 'līdz 3' virzienā uz vadošo virkni, jaunizveidotā virkne ir nepārtraukta.
atpaliekošā šķipsna sāk replikāciju, saistoties ar vairākiem gruntiem. Katrs gruntējums ir tikai vairākas bāzes viena no otras. Pēc tam DNS polimerāzei pievieno DNS gabalus, ko sauc par Okazaki fragmenti, uz virkni starp gruntiem. Šis replikācijas process ir pārtraukts, jo jaunizveidotie fragmenti ir sadalīti.
Kad veidojas gan nepārtrauktas, gan pārtrauktas šķipsnas, tiek saukts enzīms eksonukleāze noņem visus RNS praimerus no sākotnējiem virzieniem. Pēc tam šos gruntējumus aizvieto ar piemērotām bāzēm. Vēl viena eksonukleāze “koriģē” jaunizveidoto DNS, lai pārbaudītu, noņemtu un aizstātu kļūdas. Vēl viens ferments, ko sauc DNS ligase pievienojas Okazaki fragmentiem, veidojot vienotu vienotu virkni. Lineārās DNS galos rodas problēma, jo DNS polimerāze var pievienot nukleotīdus tikai virzienā no 5 ′ līdz 3 ′. Vecāku šķiedru galus veido atkārtotas DNS sekvences, kuras sauc par telomeriem. Telomeres darbojas kā aizsargājoši vāciņi hromosomu beigās, lai novērstu tuvējo hromosomu saplūšanu. Īpaša veida DNS polimerāzes enzīms, ko sauc par telomerāze katalizē telomēru secību sintēzi DNS galos. Kad tas ir pabeigts, mātes virkne un tās papildinošā DNS virkne sakrīt pazīstamajā dubultā spirāle forma. Rezultātā replikācija rada divus DNS molekulas, katrs ar vienu virkni no sākotnējās molekulas un vienu jaunu virkni.
DNS replikācija ir identisku veidošanās DNS helices no vienas divslāņu DNS molekulas. Katra molekula sastāv no šķiedras no sākotnējās molekulas un jaunizveidotas virknes. Pirms replikācijas DNS atdala un šķipsnas atdalās. Tiek izveidota replikācijas dakša, kas kalpo kā replikācijas veidne. Praimeri saistās ar DNS un DNS polimerāzes pievieno jaunas nukleotīdu sekvences virzienā no 5 ′ līdz 3 ′.
Šis papildinājums ir nepārtraukts vadošajā daļā un sadrumstalots atpalikušajā daļā. Kad DNS šķipsnu pagarināšana ir pabeigta, šķipsnas tiek pārbaudītas, vai nav kļūdu, tiek veikti labojumi un DNS galiem pievieno telomēru sekvences.